本发明涉及生成特定湿度的气体样品的方法及装置。
背景技术：
六氟化硫气体具有良好的电气绝缘性能以及优异的灭弧性能，广泛的应用于电子、电气设备中，尤其应用在高压开关设备中。六氟化硫气体的水分含量是高压开关设备的一项重要指标，直接影响开关的正常运行，科研机构需要对高压开关设备进行各种湿度六氟化硫气体环境下的性能指标研究，因此需要制备不同湿度的六氟化硫气体。六氟化硫气体由于具有巨大的温室效应，不能直接排放，因此需要使用六氟化硫气体回收装置对气体进行回收储存，而六氟化硫气体回收装置在型式试验以及出厂试验时，也需要制备大量的水分含量为1000ppm的六氟化硫气体样品。
授权公告号为cn101226128b，授权公告日为2013.02.13的中国发明专利公开了一种生成具有已知和可调相对湿度气体样品的系统和方法，具有初始相对湿度的原始气体根据工作循环交替通过湿通道和干通道，然后分别形成湿气体与干气体，再通过配比的方式将湿气体与干气体按照固定的比例混合，即可得到需要湿度的目标气体样品。
上述生成具有已知和可调相对湿度气体样品的系统和方法在制备某一固定湿度气体样品时，需要先将现有的已经知道湿度或者不知道湿度的原始气体分别制作成相对湿度为0%的干气体和相对湿度为100%的湿气体，再将两种气体按照一定的比例计量混合以得到目标气体样品，制备过程复杂，生产效率低。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供三种制备过程简单、生产效率高的生成特定湿度的气体样品的方法，第一种生成特定湿度的气体样品的方法适用于已知原始气体的湿度且原始气体的湿度低于目标气体样品的湿度，第二种生成特定湿度的气体样品的方法适用于已知原始气体的湿度高于目标气体样品的湿度，第三种生成特定湿度的气体样品的方法适用于不知道原始气体的湿度；本发明还提供了一种生成特定湿度气体样品的装置。
本发明的第一种生成特定湿度的气体样品的方法的技术方案为：
方案1：生成特定湿度的气体样品的方法，包括以下步骤，（1）通过储气罐上的进气口向储气罐内注入一定质量的原始气体，根据注入的原始气体的质量计算出将该质量的原始气体制成目标气体样品时所需要补充的水分的质量；（2）向首尾两端与储气罐连接的气体处理循环回路中的加湿处理单元注入与步骤（1）中计算出的需要补充的水分的质量相同质量的水分，并通过在气体循环回路中的循环混合补入水分和原始气体。
该技术方案的有益效果在于：原始气体的湿度低于目标气体样品的湿度，根据注入的原始气体的质量直接计算出原始气体与目标气体样品相比所需要补充的水分的质量，在加湿处理单元注入相应质量的水分使原始气体在循环回路中与补充的水分充分混合，减少了对原始气体分别进行干燥与加湿、再按比例混合的步骤，提高了生成特定湿度的气体样品的效率。
方案2：根据方案1所述的生成特定湿度的气体样品的方法，步骤（2）中向加湿处理单元中注入的水为气态水。气态水便于与原始气体进行混合，可以提高生成特定湿度的气体样品的效率。
方案3：根据方案2所述的生成特定湿度的气体样品的方法，所述加湿处理单元包括加热装置，通过加热装置将液态水加热为气态水。通过加湿处理单元的加热装置生成气态水，使用方便。
本发明的第二种生成特定湿度的气体样品的方法的技术方案为：
方案1：生成特定湿度的气体样品的方法，包括以下步骤，（1）通过储气罐上的进气口向储气罐内注入一定质量的原始气体，将原始气体通过气体处理循环回路中的干燥处理单元使原始气体的湿度低于目标气体样品的湿度，气体处理循环回路的首尾两端与储气罐连接；（2）检测步骤（1）中的干燥后的原始气体的湿度，根据注入的原始气体的质量计算出将干燥后的该质量的原始气体制成目标气体样品时所需要补充的水分的质量；（3）向气体处理循环回路中的加湿处理单元注入与步骤（2）中计算出的需要补充的水分的质量相同质量的水分，并通过在气体循环回路中的循环混合补入水分和原始气体。
该技术方案的有益效果在于：原始气体的湿度高于目标气体样品的湿度，先利用干燥处理单元对原始气体进行干燥处理使原始气体的湿度低于目标气体样品的湿度，根据注入的原始气体的质量直接计算出干燥后的原始气体与目标气体样品相比所需要补充的水分的质量，在加湿处理单元注入相应质量的水分使原始气体在循环回路中与补充的水分充分混合，减少了对原始气体分别进行干燥与加湿、再按比例混合的步骤，提高了生成特定湿度的气体样品的效率。
方案2：根据方案1所述的生成特定湿度的气体样品的方法，步骤（3）中向加湿处理单元中注入的水为气态水。气态水便于与原始气体进行混合，可以提高生成特定湿度的气体样品的效率。
方案3：根据方案2所述的生成特定湿度的气体样品的方法，所述加湿处理单元包括加热装置，通过加热装置将液态水加热为气态水。通过加湿处理单元的加热装置生成气态水，使用方便。
本发明的第三种生成特定湿度的气体样品的方法的技术方案为：
方案1：生成特定湿度的气体样品的方法，包括以下步骤，（1）通过储气罐上的进气口向储气罐内注入一定质量的原始气体，检测原始气体的湿度并与目标气体样品的湿度进行比较；（2）当原始气体的湿度低于目标气体样品的湿度时，根据注入的原始气体的质量计算出将该质量的原始气体制成目标气体样品时所需要补充的水分的质量；当原始气体的湿度高于目标气体样品的湿度时，将原始气体通过气体处理循环回路中的干燥处理单元使原始气体的湿度低于目标气体样品的湿度，气体处理循环回路的首尾两端与储气罐连接，检测干燥后的原始气体的湿度，再根据注入的原始气体的质量计算出将干燥后的该质量的原始气体制成目标气体样品时所需要补充的水分的质量；（3）向气体处理循环回路中的加湿处理单元注入与步骤（2）中计算出的需要补充的水分的质量相同质量的水分，并通过在气体循环回路中的循环混合补入水分和原始气体。
该技术方案的有益效果在于：在不确定原始气体与目标气体样品的湿度的差别时，先经过检测得到原始气体的湿度，与目标气体样品的湿度进行比较并使原始气体的湿度低于目标气体样品的湿度，根据注入的原始气体的质量直接计算出原始气体与目标气体样品相比所需要补充的水分的质量，在加湿处理单元注入相应质量的水分使原始气体在循环回路中与补充的水分充分混合，减少了对原始气体分别进行干燥与加湿、再按比例混合的步骤，提高了生成特定湿度的气体样品的效率。
方案2：根据方案1所述的生成特定湿度的气体样品的方法，步骤（3）中向加湿处理单元中注入的水为气态水。气态水便于与原始气体进行混合，可以提高生成特定湿度的气体样品的效率。
方案3：根据方案2所述的生成特定湿度的气体样品的方法，所述加湿处理单元包括加热装置，通过加热装置将液态水加热为气态水。通过加湿处理单元的加热装置生成气态水，使用方便。
本发明的生成特定湿度的气体样品的装置的技术方案为：
方案1：生成特定湿度的气体样品的装置，包括储气罐，储气罐上设有进气口，所述生成特定湿度的气体样品的装置还包括首尾两端与储气罐连通的气体处理循环回路，气体处理循环回路包括主回路和与主回路连通且并行设置第一支路和第二支路，所述第一支路上设有干燥处理单元，所述第二支路上设有加湿处理单元，所述气体处理循环回路上还设有使气体选择性的通过第一支路和第二支路的选通阀，所述生成特定湿度的气体样品的装置还包括排气口。
该技术方案的有益效果在于：先经过检测得到原始气体的湿度并与目标气体样品的湿度进行比较，当原始气体的湿度高于目标气体样品的湿度时，将原始气体先通过干燥处理单元使原始气体的湿度低于目标气体样品的湿度，再将原始气体通入加湿处理单元，当原始气体的湿度低于目标气体样品时，原始气体直接通过加湿处理单元，根据注入的原始气体的质量直接计算出原始气体或者干燥后的原始气体与目标气体样品相比所需要补充的水分的质量，在加湿处理单元注入相应质量的水分使原始气体或者干燥后的原始气体在循环回路中与补充的水分充分混合，减少了对原始气体分别进行干燥与加湿、再按比例混合的步骤，提高了生成湿度气体样品的效率。
方案2：根据方案1所述的生成特定湿度的气体样品的装置，所述加湿处理单元包括用于将水分加热气化的加热装置。加热装置可以将水分加热为水蒸气，加快原始气体与水分混合的效率。
方案3：根据方案1所述的生成特定湿度的气体样品的装置，所述干燥处理单元包括干燥过滤器。干燥过滤器制作简单，使用方便。
方案4：根据方案3所述的生成特定湿度的气体样品的装置，所述干燥处理单元还包括设于干燥过滤器的出气端的第一除尘器。第一除尘器可以消除原始气体在经过干燥过滤器时附带的粉尘杂质。
方案5：根据方案1-4任一项所述的生成特定湿度的气体样品的装置，所述选通阀包括分别设置于干燥处理单元的进气端和出气端的电磁阀，还包括分别设置加湿处理单元的进气端和出气端的开断阀。电磁阀可以实现电动控制，增加气体处理循环回路的自动化，开断阀成本低，使用方便。
方案6：根据方案1-4任一项所述的生成特定湿度的气体样品的装置，所述气体处理循环回路于所述主回路上设有压缩机，压缩机的进气端设有检测压缩机进气压力的进气压力表和第一压力开关，压缩机的出气端设有第二压力开关和第二安全阀。压缩机可以驱动气体在气体处理循环回路中循环运动，第一压力开关、第二压力开关和第二安全阀可以保证压缩机安全运行。
方案7：根据方案6所述的生成特定湿度的气体样品的装置，所述储气罐与压缩机之间的主回路上设有过滤气体内粉尘的第二除尘器。第二除尘器可以消除循环气体在气体处理循环回路中附带的粉尘杂质。
方案8：根据方案6所述的生成特定湿度的气体样品的装置，所述排气口设置在压缩机的出气端。可以利用压缩机作为动力源将生成的目标气体样品从排气口排出。
方案9：根据方案1-4任一项所述的生成特定湿度的气体样品的装置，所述储气罐上设有检测储气罐内气体压力的储气罐气体压力表和第一安全阀。储气罐气体压力表可以检测储气罐内的气体压力，第一安全阀可以对储气罐进行过压保护。
附图说明
图1为本发明的生成特定湿度的气体样品的装置的实施例1的结构示意图；
图2为本发明的生成特定湿度的气体样品的装置的实施例2的结构示意图。
图中各标记：1.第二除尘器；2.进气压力表；3.第一压力开关；4.第二安全阀；5.第二压力开关；6.压缩机；7.排气口；8.干燥电磁阀；9.干燥过滤器；10.开断阀；11.注水口；12.注水阀门；13.加热装置；14.第一除尘器；15.储气罐电磁阀；16.进气口；17.进气阀门；18.检测口；19.第一安全阀；20.储气罐气体压力表；21.储气罐。
具体实施方式
本发明的生成特定湿度的气体样品的装置的实施例1，具体结构如图1所示，包括储气罐21，储气罐21上设有进气口16和控制进气口16开闭的进气阀门17，气体处理循环回路的首尾两端与储气罐21通过管路连通，气体处理循环回路包括主回路和与主回路连通且并行设置的第一支路和第二支路，第一支路上设有干燥处理单元，第二支路上设有加湿处理单元；气体处理循环回路上设有使气体选择性的通过干燥处理单元或加湿处理单元的选通阀，生成特定湿度的气体样品的装置还包括排气口7。
干燥处理单元包括干燥过滤器9和设于干燥过滤器9出气端的第一除尘器14，第一除尘器14可以吸收气体从干燥过滤器9中附带的粉尘，在其他实施例中，可以使用非粉尘类的过滤器从而省略除尘器；加湿处理单元包括加热装置13，加热装置13上设有注水口11，在注水口11与加热装置13之间的管路上设有注水阀门12，加热装置13可以将注入的液态水加热为气态水，方便气体与水分混合。
选通阀包括设于储气罐21两端的储气罐电磁阀15、设于干燥过滤器9两端的干燥电磁阀8和设于加热装置两端的开断阀10，控制干燥电磁阀8和开断阀10的开闭可以使气体选择性的通过干燥处理单元和加湿处理单元。储气罐21上设有检测储气罐内气体压力的储气罐气体压力表20和在储气罐内压力超过允许压力值时进行放气的第一安全阀19，储气罐21上还设有用于检测储气罐内气体湿度的检测口18。
气体处理循环回路的主回路上设有压缩机6，在压缩机6与储气罐21之间的主回路上设有第二除尘器1，第二除尘器1可以过滤气体在气体处理循环回路内附带的粉尘，在其他实施例中，在保证气体处理循环回路本身清洁的情况下也可以省略第二除尘器；压缩机6的进气端设有检测压缩机6进气压力的进气压力表2和当进气压力高于压缩机6允许压力时保护压缩机6不启动的第一压力开关3，压缩机6的出气端设有当压缩机6的出气压力高于允许压力时保护压缩机6立刻停止的第二压力开关5和释放气体的第二安全阀4。在压缩机6的出气端设有排气口7，利用压缩机6作为动力源将生成的目标气体样品从排气口7排出，以尽可能的减少气体处理循环回路中的残留气体。
本发明的生成特定湿度的气体样品的装置的实施例2如图2所示，与实施例1的区别仅在于：在储气罐上设有多个检测口，可以同时连接一台高精度水分仪和一台待检水分仪，比对检测结果可以对待检水分仪进行校验。
本发明的生成特定湿度的气体样品的装置的实施例3，与实施例1的区别仅在于：阀门中的干燥电磁阀与开断阀也可以合一为三通换向阀，使气体选择性的通过干燥处理单元或加湿处理单元。
本发明的生成特定湿度的气体样品的装置的实施例4，与实施例1的区别仅在于：实施例1中通过加湿处理单元中的加热装置将液态水转化为气态水，在本实施例中，也可以省略加热装置，直接在加湿处理单元中注入气态水。
在不知道原始气体的湿度时，本发明的生成特定湿度的气体样品的装置的使用方法，即本发明的生成特定湿度的气体样品的方法的实施例，包括以下步骤，（1）开启进气阀门17并关闭储气罐两端的储气罐电磁阀15，将一定质量的原始气体通过进气口16注入储气罐21内，储气罐21上的储气罐气体压力表20以及第一安全阀19用以检测并控制储气罐21内的压力值，关闭进气阀门17，通过检测口18检测注入的原始气体的湿度并与目标气体样品的湿度进行比较；（2）当原始气体的湿度低于目标气体样品的湿度时，根据注入的原始气体的质量计算出将该质量的原始气体制成目标气体样品时所需要补充的水分的质量；当原始气体的湿度高于目标气体样品的湿度时，则关闭开断阀10并开启干燥电磁阀8与储气罐电磁阀15，启动压缩机6使储气罐21内的原始气体通过干燥处理单元的干燥过滤器9、第一除尘器14对气体进行干燥处理，使原始气体的湿度低于目标气体样品的湿度，检测干燥后的原始气体的湿度，再根据注入的原始气体的质量计算出将干燥后的该质量的原始气体制成目标气体样品时所需要补充的水分的质量；（3）通过注水口11向加湿处理单元注入与步骤（2）中计算出的需要补充的水分的质量相同质量的水分，并通过加热装置13将其气化为水蒸气，开启阀门单元的储气罐电磁阀15、开断阀10，启动压缩机6使储气罐21内的气体进入加湿处理单元与补充的水分混合，压缩机6进气端的第二除尘器1可以对循环回路内的粉尘过滤，进气压力表2、第一压力开关3、第二安全阀4和第二压力开关5对压缩机6的工作压力进行检测并控制压缩机的启动与停止，保证压缩机的工作压力，待气体在气体处理循环回路中与补充的水分充分混合之后关闭开断阀10，通过检测口18检测储气罐内气体的气体湿度，待气体湿度与目标气体样品的湿度相同时即可得到特定湿度的气体样品，将排气口7与储存设备连通并启动压缩机6，将生成的特定湿度的气体样品进行储存。
本发明的生成特定湿度的气体样品的方法通过生成特定湿度的气体样品的装置能够省略分别生成干燥气体和湿润气体再按比例混合的步骤，仅通过对气体加湿或者干燥后直接加湿的方式即可获得需要湿度的气体样品，减少了生产特定湿度的气体样品的步骤，提高了生产效率。
本发明的生成特定湿度的气体样品的方法的实施例，包括以下步骤，（1）在已经明确知道原始气体的湿度高于目标气体样品的湿度时，开启进气阀门17并关闭储气罐两端的储气罐电磁阀15，将一定质量的原始气体通过进气口16注入储气罐21内，储气罐21上的储气罐气体压力表20以及第一安全阀19用以检测并控制储气罐21内的压力值，关闭开断阀10并开启干燥电磁阀8与储气罐电磁阀15，启动压缩机6使储气罐21内的原始气体通过干燥处理单元的干燥过滤器9、第一除尘器14对气体进行干燥处理，使原始气体的湿度低于目标气体样品的湿度，通过检测口18检测干燥后的原始气体的湿度，根据注入的原始气体的质量计算出将干燥后的该质量的原始气体制成目标气体样品时所需要补充的水分的质量；（3）通过注水口11向加湿处理单元注入与步骤（2）中计算出的需要补充的水分的质量相同质量的水分，并通过加热装置13将其气化为水蒸气，开启阀门单元的储气罐电磁阀15、开断阀10，启动压缩机6使储气罐21内的气体进入加湿处理单元与补充的水分混合，压缩机6进气端的第二除尘器1可以对循环回路内的粉尘过滤，进气压力表2、第一压力开关3、第二安全阀4和第二压力开关5对压缩机6的工作压力进行检测并控制压缩机的启动与停止，保证压缩机的工作压力，待气体在气体处理循环回路中与补充的水分充分混合之后关闭开断阀10，通过检测口18检测储气罐内气体的气体湿度，待气体湿度与目标气体样品的湿度相同时即可得到特定湿度的气体样品，将排气口7与储存设备连通并启动压缩机6，将生成的特定湿度的气体样品进行储存。
本发明的生成特定湿度的气体样品的方法的实施例，包括以下步骤，（1）在已经明确知道原始气体的湿度低于目标气体样品的湿度时，开启进气阀门17并关闭储气罐两端的储气罐电磁阀15，将一定质量的原始气体通过进气口16注入储气罐21内，储气罐21上的储气罐气体压力表20以及第一安全阀19用以检测并控制储气罐21内的压力值，关闭进气阀门17，通过检测口18检测注入的原始气体的湿度，根据注入的原始气体的质量计算出将该质量的原始气体制成目标气体样品时所需要补充的水分的质量；（2）通过注水口11向加湿处理单元注入与步骤（1）中计算出的需要补充的水分的质量相同质量的水分，并通过加热装置13将其气化为水蒸气，开启阀门单元的储气罐电磁阀15、开断阀10，启动压缩机6使储气罐21内的原始气体进入加湿处理单元与补充的水分混合，压缩机6进气端的第二除尘器1可以对循环回路内的粉尘过滤，进气压力表2、第一压力开关3、第二安全阀4和第二压力开关5对压缩机6的工作压力进行检测并控制压缩机的启动与停止，保证压缩机的工作压力，待气体在气体处理循环回路中与补充的水分充分混合之后关闭开断阀10，通过检测口18检测储气罐内气体的气体湿度，待气体湿度与目标气体样品的湿度相同时即可得到特定湿度的气体样品，将排气口7与储存设备连通并启动压缩机6，将生成的特定湿度的气体样品进行储存。
此实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。